DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-024-07831-0
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39169191
تاريخ النشر: 2024-08-21
المؤلف: Tao Zhang وآخرون
الموضوع الرئيسي: التحليل الجيولوجي والجيوكيميائي
نظرة عامة
تظهر الأبحاث التي أجريت على طول سلسلة غاكل، وخاصة في منطقة دراسة JASMInE، تباينًا كبيرًا في سمك القشرة عبر ثلاثة مقاطع طبوغرافية تتركز عند 85° شرقًا، 92° شرقًا، و100° شرقًا. تشير التصوير الزلزالي ونمذجة الجاذبية إلى متوسط سمك قشرة يبلغ 5.5 كم على طول ملف محوري بطول 240 كم، مع سمك متوسط للمقاطع يبلغ 5.2 كم، 5.6 كم، و6.2 كم من الغرب إلى الشرق. ومن الجدير بالذكر أن الحد الأقصى لسمك القشرة يصل إلى 7.5 كم عند 85° شرقًا، بينما تشير نمذجة الجاذبية إلى قيم قصوى محتملة تبلغ 8.0 كم و8.9 كم في مراكز المقاطع 92° شرقًا و100° شرقًا، على التوالي.
تسلط الدراسة الضوء على تباين ملحوظ في سمك القشرة، حيث تظهر المناطق المركزية من كل مقطع سمكًا يزيد عن ضعف تلك الموجودة في نهاياتها. القشرة العليا، التي تتميز بسرعات زلزالية (Vp) أقل من 6.4 كم/ث، تتراوح من 2 كم إلى 5 كم بالقرب من المراكز البركانية، مما يتناقض مع سمك أكثر انتظامًا يبلغ حوالي 3-4 كم عند نهايات المقاطع. يبرز هذا التباين العمليات الجيولوجية المعقدة التي تلعب دورًا على طول سلسلة غاكل.
نقاش
تسلط قسم النقاش في ورقة البحث الضوء على نتائج مهمة تتعلق بهيكل القشرة في منطقة JASMInE، كاشفًا عن قشرة سميكة بشكل ملحوظ تتعارض مع النماذج الحالية للصعود السلبي للوشاح والانصهار. تتراوح سمك القشرة المرصودة من 7.5 إلى 8.9 كم، تتركز بشكل خاص في مراكز المقاطع، مما يشير إلى زيادة حالية في إمدادات الانصهار. يتناقض هذا مع القشرة الرقيقة التي تتنبأ بها النماذج السلبية، والتي تقدر سمكًا يبلغ حوالي 2 كم بناءً على مصادر الوشاح النموذجية في سلاسل الجبال المتوسطة المحيط (MORB). تشير النتائج إلى أن هجرة الانصهار موجهة بشكل أساسي نحو مراكز المقاطع، مع تركيز أقل كفاءة للانصهار عبر المحور، مما يؤدي إلى هيكل قشرة يتشكل في الغالب من تسربات الصهارة من هذه المراكز.
تستكشف الدراسة أيضًا ديناميات صعود الوشاح، مقترحة أن الصعود النشط للوشاح يلعب دورًا حاسمًا في توليد سمك القشرة المرصودة، خاصة في السلاسل البطيئة الانتشار. تشير نتائج النمذجة إلى أن الصعود النشط، المدفوع بالطفو وتدرجات الكثافة الجانبية، يمكن أن ينتج قشرة بمتوسط سمك حوالي 5.2 كم، متأثرة بشكل كبير بتغيرات في درجة حرارة الوشاح ولزوجته. هذه العملية النشطة تكون بارزة بشكل خاص في المناطق ذات الوشاح الخصيب أو الغني بالمواد المتطايرة، مما يؤدي إلى تباينات كبيرة في سمك القشرة—تصل إلى 5 كم—تكون نموذجية للسلاسل البطيئة الانتشار. تؤكد الأبحاث على أهمية النظر في ديناميات الوشاح النشطة لفهم عمليات تراكم القشرة عبر معدلات انتشار مختلفة في سلاسل الجبال المتوسطة المحيط.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-024-07831-0
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39169191
Publication Date: 2024-08-21
Author(s): Tao Zhang et al.
Primary Topic: Geological and Geochemical Analysis
Overview
The research conducted along the Gakkel Ridge, particularly in the JASMInE study region, reveals significant variability in crustal thickness across three topographic segments centered at 85° E, 92° E, and 100° E. Seismic tomography and gravity modeling indicate a mean crustal thickness of 5.5 km along a 240-km axial profile, with segment-averaged thicknesses of 5.2 km, 5.6 km, and 6.2 km from west to east. Notably, the maximum crustal thickness reaches 7.5 km at 85° E, while gravity modeling suggests potential maximum values of 8.0 km and 8.9 km at the centers of the 92° E and 100° E segments, respectively.
The study highlights a pronounced variation in crustal thickness, with central regions of each segment exhibiting thicknesses more than double those at their ends. The upper crust, characterized by seismic velocities (Vp) less than 6.4 km/s, varies from 2 km to 5 km near volcanic centers, contrasting with a more uniform thickness of approximately 3-4 km at segment ends. This variability underscores the complex geological processes at play along the Gakkel Ridge.
Discussion
The discussion section of the research paper highlights significant findings regarding the crustal structure in the JASMInE zone, revealing a notably thick crust that contradicts existing models of passive mantle upwelling and melting. The observed crustal thickness ranges from 7.5 to 8.9 km, particularly concentrated at segment centers, suggesting a current surge in melt supply. This contrasts with the thin crust predicted by passive models, which estimate a thickness of approximately 2 km based on typical mid-ocean ridge basalt (MORB) mantle sources. The findings indicate that melt migration is primarily directed towards the segment centers, with less efficient across-axis melt focusing, leading to a crustal structure predominantly formed by dyke intrusions from these centers.
The study further explores the dynamics of mantle upwelling, proposing that active mantle upwelling plays a crucial role in generating the observed crustal thickness, especially in ultraslow-spreading ridges. The modeling results suggest that active upwelling, driven by buoyancy and lateral density gradients, can produce crust with an average thickness of around 5.2 km, significantly influenced by variations in mantle temperature and viscosity. This active process is particularly pronounced in regions with fertile or volatile-rich mantle, leading to substantial variations in crustal thickness—up to 5 km—characteristic of ultraslow-spreading ridges. The research underscores the importance of considering active mantle dynamics in understanding crustal accretion processes across different spreading rates in mid-ocean ridges.